文章编号:1000-1506(2004)04-0098-04橡胶轮低地板拖车转向架车辆动态曲线通过分析卢海强,孙守光(北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044)摘要:建立了橡胶轮低地板拖车转向架车辆动态曲线通过分析模型并确定了有关的动力学参数.计算分析了以60km/h的最高速度和20km/h的实用速度分别通过半径为350m和50m的无超高曲线时的动力学特性.结果表明:承重轮胎侧偏力和导轮导向力均处于正常水平且轮重减载率很小,从动力学方面证实了现行的橡胶轮低地板拖车转向架设计方案应用于市区地面的可行性.关键词:铁路运输;橡胶轮;低地板转向架;动力学;曲线通过;侧偏中图分类号:U270.32文献标识码:AStudyonCurvingBehaviorforRubber_TiredandLow_FloorBogieVehicleLUHai_qiang,SUNShou_guang(SchoolofMechanicalandElectronicControlEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Inthispaper,thedynamicalmodelforvehiclewiththerubber_tiredandlow_floorbogieises-tablishedandthedynamicalparameterofvehicleisgotten.Theperformanceofcurvingnegotiationofthevehicleisanalyzedwhenthevehicletrackthroughacertaincurveatadeterminedspeed.Theresultprovethattheperformanceofcurvingnegotiationofthevehicleisexcellentintheaspectsoftheside-wiseforceontire,theguidelateralforceandthedeloadingrateofwheels,andthattheconceptualde-signisfeasibletoapplytocity.Keywords:railtransport;rubbertire;low_floorbogie;dynamics;curvenegotiation;sidewise橡胶轮转向架车辆在国外已成功运用多年,应用范围日趋广泛,其轮轨噪声低、环保性好、粘着系数大、加减速性能好、对大坡度线路适应性强,特别适合于城市轨道交通.而低地板转向架的优点在于方便乘客上下车,无须建造高站台,能与市容环境良好融合.这种车辆现已大量应用于城市轨道交通,成为市区地面轨道交通的主流车型.本文作者首次提出了橡胶轮低地板拖车转向架的设计方案,其应用对象为适合于城市中心区域路面运行的轻轨车辆.文献[1～3]分别对橡胶轮转向架和钢轮低地板转向架的曲线通过行为进行了研究.本文作者在此基础上进行橡胶轮低地板拖车转向架的动态曲线通过分析,从动力学方面考察橡胶轮低地板拖车转向架设计方案的可行性.1设计方案及模型1.1基本构成橡胶轮低地板拖车转向架设计方案如图1所示.其中:单向止推轴承连接摇枕和车体,使转向架整体可相对车体绕铅垂方向自由转动.橡胶轮正常运营时为承重轮,内充高压氮气.辅助钢轮过道岔时起导向作用,正常运用时不与轨道接触.收稿日期:2004-02-18作者简介:卢海强(1979—),男,江西铜鼓人,硕士生.email:valleyboy@sohu.com孙守光(1962—),男,黑龙江牡丹江人,教授,博士,博士生导师.第28卷第4期2004年8月北方交通大学学报JOURNALOFNORTHERNJIAOTONGUNIVERSITYVol.27No.1Feb.2004轮轴采用独立车轮,车轴固连于构架.橡胶堆连接车轴和构架,为一系悬挂,起减振作用.空气弹簧连接摇枕和构架,为二系悬挂.橡胶导向轮固连于构架,水平布置,与导轨之间设有预紧力,车辆运行时保持与导轨密贴.为适应市区路面运行时车辆平交的需要,须将导向轮与导轨置于地面以下.图1橡胶轮低地板拖车转向架简图Fig.1Rubber_tiredandlow_floorbogie1.2动力学模型(1)车辆系统自由度采用的动力学模型以1节车辆为对象,包括1个车体、2个摇枕、2个构架和4个轮对.各部件的自由度如表1所示.整车有33个自由度.由于橡胶胎与轨面接触处有径向变形,因此具有独立的侧滚自由度.此外,摇枕和车体之间采用无摩擦单向止推轴承联结,因此它们之间除了摇头相互独立外,其余自由度相同或相关联.这33个自由度为系统动力学方程的待求未知量.表1模型自由度Tab.1Freedomofmodel构件名称运动形式横移浮沉侧滚点头摇头备注轮对ywizwiψwi-θwii=1,2,3,4构架ytjztjψtjφtjθtjj=1,2车体yczcψcφcθc摇枕yc/θczc/φcψcφcθbkk=1,2(2)线路模型动态曲线通过主要研究车辆由直线进入缓和曲线到圆曲线,再从圆曲线驶出缓和曲线到直线这一过程的运动和受力状况.缓和曲线采用的是二次拟合曲线,曲率变化如图2所示.图2线路的曲率随线路状况的变化...
